Basierend auf den Ergebnissen der ersten Förderperiode konzentriert sich dieses Projekt auf die Weiterentwicklung von Bausystemen aus Gradientenbeton mit dem Ziel einer drastischeren Reduzierung des Verbrauchs natürlicher Ressourcen, der Treibhausgasemissionen (THG) und des Abfallaufkommens. Die Strategie basiert auf der Anwendung von Recycling und Wiederverwendung als Kernprinzipien der Kreislaufwirtschaft sowie auf der Erweiterung digitaler Design- und automatisierter Herstellungsmethoden.
Derzeit wird der Großteil der recycelten Betonabfälle aus dem Abriss von Gebäuden für den Straßenbau genutzt*. Durch den Einsatz von rezyklierten Gesteinskörnungen in Betonmischungen kann ein geschlossener Recyclingkreislauf aufgebaut werden. Zur Erweiterung der Anwendung werden Mischungskonzepte für öko-selbstverdichtenden Beton unter Verwendung von rezyklierten Gesteinskörnungen und alternativen Bindemitteln für den Einsatz in funktional gradierten Betonbauteilen untersucht. Der Herausforderung, die erforderlichen Eigenschaften für solche veränderten Mischungsrezepturen beizubehalten, wird durch Implementierung inhärenter Beobachtungs- und Kontrollmethoden während des Mischprozesses begegnet.
Durch die Ausweitung des Prinzips eines geschlossenen Kreislaufs von der Material- auf die Komponentenebene wird sich die Forschung auf segmentierte und demontierbare funktional gradierte Betonplatten konzentrieren. Dieser Ansatz ermöglicht ein Plattensystem, bei dem Elemente nach selektivem Rückbau von Strukturen zurückgewonnen und anschließend an anderer Stelle wiederverwendet werden können.
Darüber hinaus werden die digitalen Design- und Fertigungsprozesse erweitert. Dieses umfasst einen automatisierten Fertigungsprozess für gewichtsoptimierte Bauteile durch den Einsatz einer digitalen Gießtechnik mit simulativen und experimentellen Untersuchungen. Darüber hinaus wird ein Bemessungstool zur Vorplanung und detaillierten statischen Berechnung von funktionsgerechten Betondecken etabliert. Ergänzt wird das Tool um Schnittstellen zur ganzheitlichen Qualitätsbewertung sowie zur automatisierten Fertigung von funktionsgerechten Betonbauteilen.
*A. Rosen, “Urban Mining Index: Entwicklung einer Systematik zur quantitativen Bewertung der Kreislaufkonsistenz von Baukonstruktionen in der Neubauplanung,” Dissertation, Stuttgart, 2021